Magnetic states in multiply-connected flat nano-elements

Flat magnetic nano-elements are an essential component of current and future spintronic devices. By shaping an element it is possible to select and stabilize chosen metastable magnetic states, control its magnetization dynamics. Here, using a recent significant development in mathematics of conformal mapping, complex variable based approach to the description of magnetic states in planar nano-elements is extended to the case when elements are multiply-connected (that is, contain holes or magnetic anti-dots). We show that presence of holes implies a certain restriction on the set of magnetic states of nano-element.Comment: 5 pages, 7 figure

Вплив модифікованого кремнезему на провідність та сенсорні властивості нанокомпозитів поліаніліну

The introduction of nanosized fillers into composites with conductive polymers allows them to control physical and chemical characteristics of these polymers. Silica nanoparticles due to its remarkable properties, which include large ratio of surface area to volume, excellent chemical stability, low cost of synthesis, and low toxicity, especially convenient surface modification, have attracted much attention of researchers. Such materials may be as excellent platforms for development of smart sensing systems for numerous applications in analytical chemistry and bioanalysis, in medical diagnostics and therapy, environmental and food analysis, security. It is known that the presence of nanosized silica in the structure of hybrid polymeric composites can not only radically change the structure, but also lead to improved mechanical characteristics, sorption capacity, increase or decrease in specific conductivity. In this work the method of polymerization filling “in situ” was used for preparation of the hybrid composites of polyaniline with nanoparticles of silica modified by titanium (TAC-7) and phosphorus (F-2.1) compounds, studied their morphology, electrical and moisture absorption properties. Influence of the content of inorganic component in composites on their specific conductivity, activation parameters of conductivity and their changes under the action of moisture were studied. It is shown that the filler content of 1–4% increases the electrical conductivity of composites and the incorporation of modified nanoparticles F-2.1 helps stabilize the resistivity of nanocomposites at high humidity. The resistivity change less than 2% was observed throughout the whole range of possible moisture, therefore the obtained modified material can be recommended for using in the resistive sensors operating in the condition of high humidity. Moreover, F-2.1 enhances sensitivity of polymer matrix to hydrogen chloride vapors. So, the possibility of using chemically deposited thin films of polyaniline/modified silica nanocomposite for the optical gas sensors production for various purposes, including monitoring the state of environments in real conditions of atmosphere, is shown.Введення нанорозмірних наповнювачів до складу композитів на основі провідних полімерів дозволяє контролювати фізико-хімічні характеристики цих полімерів. Наночастинки кремнезему привертають значну увагу дослідників завдяки чудовим властивостям, що включають велике співвідношення площі поверхні до об’єму, відмінну хімічну стабільність, малу вартість синтезу і токсичність, особливо зручну модифікацію поверхні. Такі матеріали можуть бути відмінною основою для розробки інтелектуальних систем зондування для численних застосувань в аналітичній хімії та біоаналізі, у медичній діагностиці та терапії, екологічному та харчовому аналізі, безпеці. Відомо, що наявність нанорозмірного кремнезему в складі гібридних полімерних композитів може не тільки радикально змінити їхню структуру, але і поліпшити механічні характеристики, сорбційну ємність, змінити питому електропровідність. У роботі використаний метод полімеризаційного наповнення “in situ” для отримання гібридних композитів поліаніліну з наночастинками кремнезему, модифікованого сполуками титану (TAЕ-7) і фосфору (Р-2.1), вивчено їхню морфологію, електричні та водопоглинаючі властивості. Досліджено вплив вмісту неорганічного компонента в композитах на питому електропровідність, активаційні параметри провідності та їхні зміни під дією вологи. Показано, що вміст наповнювача 1–4% збільшує електропровідність композитів, а також інкорпорація модифікованих наночастинок Р-2.1 сприяє стабілізації питомого опору нанокомпозитів при високій вологості. Зміни питомого опору менше 2% спостерігалися у всьому діапазоні можливої вологості, тому отриманий модифікований матеріал може бути рекомендований для застосування в резистивних сенсорах, що працюють в умовах високої вологості. Крім того, Р-2.1 підвищує чутливість полімерної матриці до парів хлороводню. Отже, показана можливість використання хімічно осаджених тонких плівок нанокомпозиту поліанілін/модифікований кремнезем для виробництва оптичних газових сенсорів для різних цілей, включаючи моніторинг стану середовищ в реальних умовах атмосфери

Soliton formation from a pulse passing the zero-dispersion point in a nonlinear Schr\"odinger equation

We consider in detail the self-trapping of a soliton from a wave pulse that passes from a defocussing region into a focussing one in a spatially inhomogeneous nonlinear waveguide, described by a nonlinear Schrodinger equation in which the dispersion coefficient changes its sign from normal to anomalous. The model has direct applications to dispersion-decreasing nonlinear optical fibers, and to natural waveguides for internal waves in the ocean. It is found that, depending on the (conserved) energy and (nonconserved) mass of the initial pulse, four qualitatively different outcomes of the pulse transformation are possible: decay into radiation; self-trapping into a single soliton; formation of a breather; and formation of a pair of counterpropagating solitons. A corresponding chart is drawn on a parametric plane, which demonstrates some unexpected features. In particular, it is found that any kind of soliton(s) (including the breather and counterpropagating pair) eventually decays into pure radiation with the increase of the energy, the initial mass being kept constant. It is also noteworthy that a virtually direct transition from a single soliton into a pair of symmetric counterpropagating ones seems possible. An explanation for these features is proposed. In two cases when analytical approximations apply, viz., a simple perturbation theory for broad initial pulses, or the variational approximation for narrow ones, comparison with the direct simulations shows reasonable agreement.Comment: 18 pages, 10 figures, 1 table. Phys. Rev. E, in pres

Ergodic Jacobi matrices and conformal maps

We study structural properties of the Lyapunov exponent $\gamma$ and the density of states $k$ for ergodic (or just invariant) Jacobi matrices in a general framework. In this analysis, a central role is played by the function $w=-\gamma+i\pi k$ as a conformal map between certain domains. This idea goes back to Marchenko and Ostrovskii, who used this device in their analysis of the periodic problem

The effects of prolonged oral administration of gold nanoparticles on the morphology of hematopoietic and lymphoid organs

Currently, the usage of gold nanoparticles as photosensitizers and immunomodulators for plasmonic photothermal therapy has attracted a great attention of researches and end-users. In our work, the influence of prolonged peroral administration of gold nanoparticles (GNPs) with different sizes on the morphological changes of hematopoietic and lymphoid organs was investigated. The 24 white outbred male rats weighing 180-220 g were randomly divided into groups and administered orally for 30 days the suspension of gold nanospheres with diameters of 2, 15 and 50 nm at a dosage of 190 μg/kg of animal body weight. To prevent GNPs aggregation in a tissue and enhance biocompatibility, they were functionalized with thiolated polyethylene glycol. The withdrawal of the animals from the experiment and sampling of spleen, lymph nodes and bone marrow tissues for morphological study were performed a day after the last administration. In the spleen the boundary between the red and white pulp was not clearly differ in all experimental groups, lymphoid follicles were significantly increased in size, containing bright germinative centers represented by large blast cells. The stimulation of lymphocyte and myelocytic series of hematopoiesis was recorded at morphological study of the bone marrow. The number of immunoblasts and large lymphocytes was increased in all structural zones of lymph nodes. The more pronounced changes were found in the group with administration of 15 nm nanoparticles. Thus, the morphological changes of cellular components of hematopoietic organs have size-dependent character and indicate the activation of the migration, proliferation and differentiation of immune cells after prolonged oral administration of GNPs

Formulas and equations for finding scattering data from the Dirichlet-to-Neumann map with nonzero background potential

For the Schrodinger equation at fixed energy with a potential supported in a bounded domain we give formulas and equations for finding scattering data from the Dirichlet-to-Neumann map with nonzero background potential. For the case of zero background potential these results were obtained in [R.G.Novikov, Multidimensional inverse spectral problem for the equation -\Delta\psi+(v(x)-Eu(x))\psi=0, Funkt. Anal. i Ego Prilozhen 22(4), pp.11-22, (1988)]

Моделирование накопления заряда в облученных МОП/КНИ-транзисторах

The charge build-up in the interface of silicon / buried oxide in n-channel MOS/SOI transistors depending on their geometric parameters and electrical modes during ionizing irradiation is calculated with the use of the software Silvaco. It is shown that the electrical mode is most “harsh”, when during irradiation the voltage of +5 V is applied to drain and source electrodes and 0 V is applied to substrate, gate and channel feeding. The amount of the built-up charge can be substantially reduced by applying a negative bias to the substrate and by decreasing the thickness of the buried oxide layer.С помощью программного комплекса Silvaco проведен расчет накопления встроенного в окисел заряда у границы раздела кремний – скрытый окисел в n-канальных МОП/КНИ-транзисторах в зависимости от их геометрических параметров и электрических режимов при воздействии ионизирующего излучения. Показано, что наиболее «жестким» является режим, при котором во время облучения на сток и исток подается напряжение +5 В, а на подложку, затвор и запитку канала – 0 В. При этом величину накопленного заряда удается существенно снизить, прикладывая к подложке отрицательное смещение и уменьшая толщину слоя захороненного окисла. Полученные результаты компьютерного моделирования могут быть использованы испытателями электронных компонентов для предварительной оценки стойкости МОП/КНИ-приборов к накопленной дозе ионизирующего излучения